基于物理的偏置相关单层至少层二维场效应晶体管 1/f 噪声紧凑建模
介观与纳米尺度物理
2023-03-31 v1
摘要
1/f 噪声是晶体管与电路性能的关键指标。对于二维器件（2D-FETs），尤其在需要短沟道 FET 的 GHz 频段应用中，速度饱和（VS）效应可导致高纵向电场下 1/f 噪声的降低。本研究首次针对单层至少层 2D-FETs 提出一种基于物理的紧凑模型，精确验证了各类器件的 1/f 噪声实验。所提模型主要解释了实测 1/f 噪声的偏置依赖性，因其由不同物理机制决定。因此，推导了在所有工作区域均有效的解析表达式，有别于迄今文献中的常规方法，其基于支配这些器件的底层物理考虑了载流子数涨落（ΔN）、迁移率涨落（Δμ）与接触电阻（ΔR）效应。由俘获/去俘获引起的 ΔN 机制连同强烈的库仑散射效应，在中等至强积累区主导 1/f 噪声，而 Δμ 在亚阈值区也被证明有适度贡献。ΔR 在极高载流子密度下亦可能显著。模型还显著捕捉了高电场下 VS 引起的 1/f 噪声测量值的降低。该模型的物理有效性亦有助于在对比不同材料或介电质的器件实验数据时得出可信结论。
引用
@article{arxiv.2303.17162,
title = {Physics-based bias-dependent compact modeling of 1/f noise in single- to few- layer 2D-FETs},
author = {Nikolaos Mavredakis and Anibal Pacheco-Sanchez and Md Hasibul Alam and Anton Guimerà-Brunet and Javier Martinez and Jose Antonio Garrido and Deji Akinwande and David Jiménez},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.17162},
year = {2023}
}
备注
Nanoscale, 2023, Advance Article